[發(fā)明專利]一種Pt/改性聚苯胺復(fù)合納米材料的制備

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810185850.1
• 申請(qǐng)日: 2018-03-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108400345A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-08-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 潘菲;陳培伍;朱仕超;王璐;陳蘇潔;謝愛(ài)娟;羅士平
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 常州大學(xué)
• 主分類號(hào): H01M4/90
• 分類號(hào): H01M4/90;B82Y30/00
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明屬于燃料電池領(lǐng)域，尤其是一種對(duì)甘油的電催化氧化的新型Pt/改性聚苯胺催化劑。本發(fā)明針對(duì)Pt催化材料資源有限且價(jià)格高昂的缺點(diǎn)，提供一種新型Pt/改性聚苯胺的制備方法。本發(fā)明是以價(jià)格低廉的ATP為模板制備了聚苯胺/ATP，然后用HF溶解ATP，形成改性聚苯胺，采用循環(huán)伏安法制備Pt/改性聚苯胺復(fù)合納米材料。本發(fā)明制備性能優(yōu)異的Pt基催化劑載體：改性聚苯胺，用電化學(xué)法制備Pt/改性聚苯胺復(fù)合納米材料用于對(duì)甘油的催化中，提高其催化效果和穩(wěn)定性，其復(fù)合材料在燃料電池方面有著潛在的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及了一種對(duì)甘油的電催化氧化性能優(yōu)異的Pt/改性聚苯胺催化劑。

背景技術(shù)

燃料電池是一種高效的、清潔的能源技術(shù)，有著很廣闊的應(yīng)用前景。直接醇類燃料電池作為能夠?qū)⒅苯踊瘜W(xué)能轉(zhuǎn)換成電能，無(wú)需充電，只要提供足夠的燃料，就可以不斷產(chǎn)生電能的一種環(huán)境友好型的能源利用技術(shù)，因此有著十分廣泛的應(yīng)用前景。

直接醇類燃料電池使用的燃料為甲醇，具有揮發(fā)性、毒性，然而乙醇、多羥基醇類及其衍生物的毒性相對(duì)較低，沸點(diǎn)較高且難揮發(fā)，因此甘油也能直接用作直接醇類燃料電池的燃料使用。與甲醇相比，甘油具有低毒性、來(lái)源廣泛、安全環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。另一方面，甘油擁有伯位和仲位兩種羥基官能團(tuán)，是高功能化的官能團(tuán)，在一定的條件和催化劑作用下，甘油極易發(fā)生氧化，氧化產(chǎn)物是擁有高附加值的精細(xì)化工產(chǎn)品。

當(dāng)前，對(duì)燃料電池的研究集中在開(kāi)發(fā)成本低、催化性能高、壽命長(zhǎng)的陽(yáng)極催化劑。而因Pt催化材料資源有限且價(jià)格高昂，從而阻礙了其在燃料電池中的商業(yè)化的應(yīng)用。因此，降低Pt的載量、提高Pt的利用率、催化性能以及穩(wěn)定性，開(kāi)發(fā)一種性能更加優(yōu)異的陽(yáng)極催化劑材料仍然是燃料電池現(xiàn)在的研究目標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容

由于聚苯胺分子鏈剛性很大，力學(xué)性能較差、不溶于一般的有機(jī)溶劑、流變性差等缺點(diǎn)，使聚苯胺很難使用傳統(tǒng)的成型加工方法，這嚴(yán)重阻礙了其在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用。本發(fā)明是以ATP為模板制備了聚苯胺/ATP，然后用HF溶解ATP，形成改性聚苯胺。制備的改性聚苯胺具有很大的比表面積和多孔結(jié)構(gòu)。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)復(fù)合改性技術(shù)制備的改性聚苯胺，不僅能明顯改善其導(dǎo)電性能，而且提高了其機(jī)械延展性、熱穩(wěn)定性和加工性能等。

本發(fā)明的一種Pt/改性聚苯胺復(fù)合納米材料是按以下步驟進(jìn)行：

一、取苯胺1.12mL，溶于31mL 0.5mol/L質(zhì)子酸溶液中，再加入一定量的凹凸棒土和0.5g十二烷基苯磺酸鈉于苯胺溶液中；稱取過(guò)硫酸銨2.84g，溶于31mL 0.5mol/L質(zhì)子酸溶液中；在攪拌狀態(tài)下，將過(guò)硫酸銨用滴液漏斗緩慢滴加到苯胺溶液中(約每3s一滴)。滴加完畢之后，保持反應(yīng)溫度為0℃，連續(xù)攪拌，反應(yīng)8h之后停止攪拌，靜置過(guò)夜。抽濾，抽濾，分別用去離子水和無(wú)水乙醇洗滌，最終洗滌至濾液呈無(wú)色，在烘箱中60℃干燥24h，研磨成粉末，收集產(chǎn)物HCl-PANI/ATP；

二、分別稱取不同比例的HCl-PANI/ATP 0.8g，在攪拌狀態(tài)下分別加入到HF酸溶液中去除模板ATP(m_{復(fù)合材料}：m_HF酸＝1:5)，去模板一定的時(shí)間。抽濾，先用去離子水洗滌至濾液呈無(wú)色，再用無(wú)水乙醇洗滌至濾液呈無(wú)色，在烘箱中60℃干燥24h，研磨成粉末，收集產(chǎn)物改性聚苯胺；

三、將制備好的改性聚苯胺放入瑪瑙研缽中研磨1h，稱取3.8mg改性聚苯胺，配置成1mg/mL的溶液。分別取1.35mL H₂SO₄溶液(18.4mol/L)和2.5mL H₂PtCl₆溶液(20mg/mL)在50mL容量瓶中配制成溶液。用微量移液器移取10μL改性聚苯胺溶液(1mg/mL)滴到玻碳電極上，自然晾干，使用電化學(xué)的方法將Pt納米顆粒沉積到改性聚苯胺修飾電極上。